Главная » Разное » Мощность теплого пола в зависимости от шага и диаметра трубы

Мощность теплого пола в зависимости от шага и диаметра трубы


Таблица для расчета теплоотдачи теплого пола

Теплый пол – это отличная возможность для каждого обеспечить уютный микроклимат и тепло в собственном доме. Такая система потребляет минимальное количество электроэнергии, даря необходимую теплоту в помещении.

При этом она с легкостью сочетается с любыми типами напольных покрытий, включая линолеум, ковролин, кафельную плитку и ковровое покрытие. Система гарантирует надежность, долговечность, стойкость к влаге, безопасность и легкость монтажа.

Особенности установки

Важным преимуществом конструкции выступает возможность равномерно распределить теплый воздух по жилой площади. При этом удается сэкономить до 12% энергии на общий обогрев помещения. Важно помнить о необходимости учитывать отдельные факторы во время эксплуатации.

Отопительная система должна работать в температурном диапазоне, который не превышает 60 градусов. Если упустить этот момент, возможна порча имущества. Сама поверхность водяного пола должна иметь оптимальную температуру, чтобы удовлетворять потребности. Это не только позволит добиться высокого комфорта эксплуатации, но и будет гарантировать отсутствие возможных заболеваний для ног. Чаще всего это значение достигает 26 градусов.

Чтобы монтаж был правильным, нужно позаботиться о том, чтобы расчет следующих параметров был корректным:

  1. Потребности пространства в тепле. Этот параметр определяется климатической зоной, качеством изоляции и габаритами помещения.
  2. Рассчитываемая удельная мощность отопления в перерасчете на каждый квадрат площади, которая будет обогреваться.
  3. Будет ли покрыта необходимость помещения в тепле посредством теплого водяного пола.

 

Несколько советов

Прежде чем осуществлять расчет потребности теплоотдачи, нужно учесть некоторые моменты. Первоначально нужно определить максимальную теплопроводность материалом, которые расположены выше трубы, пленок и кабелей, выступающих в качестве нагревательных элементов. Эффективность теплоотдачи зависит по прямо пропорциональному закону от тепловой мощности, по обратно пропорциональному от сопротивления покрытия.

Все трубы и материалы, которые будут расположены ниже уровня нагревательного элемента должны отличаться высокой теплоизоляцией. Это исключит возможные потери тепла через покрытия. Если монтаж и расчет осуществлены правильно, то теплоизоляция будет блокировать передачу тепла и отражать тепловое излучение.

Необходимость в тепловой мощности определяется теплоизоляцией и ее качеством. Предпочтительно придерживаться нормативов, которые будут гарантировать высокие эксплуатационные характеристики и комфорт.

Помните о том, что, если вы выбрали теплый пол, не стоит загромождать его массивными мебельными конструкциями. Это не принесет должного результата обогрева, а также возможен перегрев и порча мебели под воздействием температур.

Пример укладки теплого пола в кухне

Расчет потребности в тепле

Расчет потребности показателей представлен следующим алгоритмом:

  1. По формуле Q=S/10. Здесь Q – потребность тепла в киловаттах, S – площадь помещения, метр квадратный.
  2. Каждый кубический метр объема пространства требует 40 ватт тепла.
  3. Крайние этажи требуют в расчете 1,2-1,3 дополнительных коэффициента. Для частных построек он составляет 1,5.
  4. Дополнительно расчет требует по 100 ватт на каждое стандартное окно, по 200 ватт на балконы или двери.
  5. Нужно учитывать коэффициенты в зависимости от территориальной местности и климатической зоны.

При желании можно обращать внимание на слои ограждающих конструкций и их толщину. Это позволит добиться более точных расчетов.

Расчет теплоотдачи для пленочного нагревателя

Номинальная мощность в этом случае составляет 150-220 Ватт. Нужно понимать, что сам пленочный нагреватель – это слой фольгоизола для трубы. Он представляет собой вспененный полиэтилен, поверхность которого покрыта фольгой. Из-за этого часть тепла рассеивается, ведь эффективность зависит от толщины.

Чтобы задать температуру стандартного или водяного пола в заданном диапазоне, используют терморегуляторы. Значение обычно не достигает 40 градусов, а после эксплуатации необходимо отключать элемент и давать ему время для остывания. Из этого следует, что теплоотдача составляет около 70 ватт на каждый квадратный метр.

Расчет теплоотдачи для греющего кабеля

Греющий кабель отличается удельной теплоотдачей в 20-30 ватт на каждый квадратный метр. Расчет количества основан н шагах укладки. Дополнительно обращают внимание на следующее:

  1. Шаг варьируется в диапазоне от 10 до 30 см. Чем он больше, тем более явный характер будет носить неравномерность нагрева.
  2. Длина кабеля определяется по следующей формуле – L=S/Dx1,1. Здесь S – площадь в квадратных метрах, 1,1 – коэффициент для учета изгибов, D – шаг укладки.

Помните, что кабель будет уложен не по всей площади. Поэтому нужно определиться со средними показателями, добиваясь максимальной эффективности. Каждый квадратный метр позволяет получить до 120 Ватт тепла при этом комфортная температура будет оставаться.

Таблица соотношения мощности и длины нагрева кабеля

Расчет теплоотдачи для водяного теплого пола

В отдельных случаях есть возможность сэкономить, если имеется источник тепла. Его можно использовать только в том случае, если цена за каждый киловатт намного ниже, чем стоимость электроэнергии.

В этом случае нужно учитывать следующее:

  1. Температуру теплоносителя для трубы. Она обычно достигает 50 градусов и превышает температуру поверхности. Таблица поможет определить предпочтительные значения.
  2. Шаг укладки водяного пола. С его уменьшением количество тепла увеличивается при передаче стяжке. Нужно учитывать здесь и диаметр трубы.
  3. Температура воздуха. С ее уменьшением тепловой поток увеличивается.
  4. Диаметр трубы, по которой осуществляется движение теплоносителя.

Если шаг составляет 250 миллиметров, каждый квадратный метр позволяет получить по 82 ватта. При шаге в 150 мм – 101 ватт, а при шаге в 100 мм – 117 ватт. Таблица включает в себя все эти данные. В зависимости от этих значений нужно осуществлять проектирование теплого водяного пола.

Зависимость теплого потока от шага труб и температуры теплоносителя

Помните о необходимости рассчитать тепловой поток с поверхности водяного пола. Чаще всего он достигает 12,6 Вт (м2хС). Это значение будет прямо пропорциональным перепаду температур.

Самые лучшие посты

«Теплые полы»: руководство для начинающих

Если вы планируете построить собственный дом или расширить существующее имущество, тогда стоит подумать о теплом полу. Он эффективно превратит весь ваш пол в радиатор и обеспечит повышенный уровень комфорта и меньшую нагрузку на ваш котел, чем традиционная радиаторная система.

Это связано с тем, что полы с подогревом имеют более низкую рабочую температуру (около 40 ° C), чем радиаторная система, которая обычно работает при температуре около 65 ° C.

Полы с подогревом действительно хорошо работают с возобновляемыми технологиями, такими как тепловые насосы, и могут помочь предотвратить появление холодных пятен и сквозняков в вашем доме. Это также устраняет необходимость в радиаторах, что, в свою очередь, обеспечивает большую гибкость дизайна, когда речь идет о планировке и размещении мебели. Это также отличное решение, если вы планируете жить открытой планировкой.

Хотя лучше всего его установить во время строительства, пол с подогревом можно переоборудовать в существующую собственность, но вам нужно будет выбрать вариант с низким профилем.

В этом полном руководстве объясняется, что такое пол с подогревом, сколько он стоит, с какими конструкциями пола и покрытиями он лучше всего работает и как лучше всего управлять системой.

Если вы хотите установить свою систему, ознакомьтесь с нашим пошаговым руководством по установке полов с подогревом.

Что такое «теплые полы»?

«Полы с подогревом» включают в себя прокладку трубопровода в полу, так что весь пол действует как радиатор, обогревая комнату с нуля.

Существует два основных типа:

  • «теплая вода» или влажные теплые полы (на которых мы остановимся в этой статье)
  • электрические теплые полы

В общих чертах, система влажных полов состоит из труб, заполненных за счет теплой воды и питания от бойлера или теплового насоса, скрытого в полу и обычно встраиваемого в стяжку.

На этой диаграмме показана типичная застройка на бетонном черновом полу (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Если вы выбираете систему теплого пола для всего дома, в каждую комнату будут проходить отдельные трубопроводы.Это позволяет вам контролировать, когда эти комнаты или «зоны» отапливаются и как долго, избавляя вас от необходимости обогревать незанятые помещения.

( БОЛЬШЕ : Руководство для начинающих по обогреву вашего дома)

Сколько стоит пол с подогревом?

Стоимость полов с подогревом составляет примерно от 20 фунтов стерлингов / м2 до 40 фунтов стерлингов / м2 установленной площади. Эти цифры будут варьироваться в зависимости от размера собственности, количества отопления, необходимого для здания, и от того, новое ли это строительство, реконструкция или переоборудование.

Модернизация будет дороже, особенно если необходимо заменить существующие деревянные полы или вырыть бетонные полы.

Полы с подогревом дороже в установке, чем сравнимые радиаторные системы - обычно они стоят на 20-50% дороже.

Радиаторы дешевле купить, они хорошо изучены, и есть огромный выбор, когда дело касается размера, стиля и установщиков. Но они менее эффективны и занимают площадь пола. Возможно, самая большая проблема заключается в том, что в больших помещениях они могут создавать разницу температур до 4 ° C по всей комнате.

Людям нужны более энергоэффективные дома, и нельзя игнорировать систему, которая дает снижение потребности в энергии на 15% (по сравнению с радиаторной системой). И это не говоря уже о большем комфорте и увеличенной площади пола, которые он приносит.

Какую толщину стяжки мне нужно использовать с теплым полом?

Толщина стяжки, в которую укладываются теплые влажные трубы, существенно влияет на то, как используется система.

Толстая стяжка дает более длительное время реакции (время, необходимое для разогрева и охлаждения), тогда как тонкая стяжка дает более быстрое время реакции.

Здесь стяжка укладывается поверх труб теплого пола с подогревом на нужную глубину, в этой установке с использованием продуктов Wunda Group (Изображение предоставлено Wunda Group)
  • Если трубы размещены в бетонная плита перекрытия (иногда бывает в новых домах), она может иметь толщину мм и 150 мм и обеспечивать время реакции более четырех часов . В этой ситуации лучше всего запустить систему в течение всего дня при более низкой температуре в помещении, скажем, 15 ° C или 16 ° C, чтобы обеспечить фоновый обогрев всего дома.Подогрев основных элементов, например дровяная печь, является хорошей идеей в занятых комнатах)
  • Стандартная песчано-цементная стяжка обычно имеет толщину от 65 до 75 мм, а УФН может потребоваться до двух часов для обогрева помещения или остыть. Эта ситуация может хорошо подходить для помещений, где мы проводим много времени, таких как гостиная или кухня, но может быть менее приемлемой для гостевой спальни
  • При использовании более тонких стяжек мы можем ожидать толщину от 35 до 40 мм и время реакции от 30 до 40 минут. - система может работать аналогично радиаторной системе.Стяжки Flow обеспечивают лучшую теплопроводность, чем песок и цемент, а их тонкость и легкость означает, что они подходят как для ремонта, так и для новостроек

Что правильно и лучше всего, будет зависеть от конструкции дома, ваших профессиональных привычек и того, как будет использоваться система UFH.

Какие напольные покрытия хорошо сочетаются с подогревом?

  • Плитка , камень или аналогичные обычно считаются оптимальным покрытием.Они поглощают тепло, а не изолируют и позволяют теплу излучаться в комнату.
  • Деревянные полы будут иметь тенденцию к теплоизоляции и снижению эффективности, но более тонкий профиль инженерной древесины оказывает незначительное влияние на тепловую мощность. Общеизвестно, что массивная древесина сложна с полом с подогревом - его нужно акклиматизировать около месяца.
  • Фонд Carpet Foundation провел исследование совместно с Ассоциацией производителей теплых полов, которое показывает, что некоторые ковры можно использовать с UFH.Исследование показало, что ковер и подкладка с тепловым сопротивлением менее 2,5 тг не оказывают значительного влияния на эффективность.

Какое бы напольное покрытие ни использовалось, рекомендуется сообщить об этом проектировщику системы теплого пола. что расположение труб может быть правильно определено.

Органы управления системой теплого пола

Трубы теплого пола проложены в разных зонах / комнатах / областях, что позволяет домовладельцу контролировать температуру в каждой отдельной зоне. (Изображение предоставлено Wunda Group)

Органы управления системой теплого пола имеют два основных части:

  • цифровое зональное управление, которое будет использоваться для определения температуры каждой комнаты / зоны
  • коллекторы и клапаны, с которыми работает зональный контроль

Зональный контроль будет размещен где-нибудь, где домовладелец может внести изменения, в то время как коллекторы будут размещены в стороне - под лестницей или в шкафу - так, чтобы они не были заметны.

Регулярное техническое обслуживание полов с подогревом отсутствует, но если что-то пойдет не так, как правило, это будет связано с системами управления, а не с самой системой.

Могу ли я дооснастить теплый пол?

Одной из основных проблем при установке теплых полов в существующих домах является глубина системы. После установки изоляции, стяжки и окончательного напольного покрытия высота пола может быть увеличена примерно на 150-200 мм.

Существуют низкопрофильные системы, разработанные специально для этой ситуации, которые можно устанавливать непосредственно на существующие полы, что дает значительную экономию при модернизации.

Низкопрофильные системы, как правило, имеют трубы меньшего диаметра и работают при более высоких температурах. В результате пол будет нагреваться и остывать намного быстрее, чем при использовании обычного УФН.

Если UFH добавляется к существующей радиаторной системе, тогда потребуется другая система управления. К счастью, беспроводные термостаты (некоторыми из которых можно управлять с помощью телефонного приложения) значительно упрощают установку.

Выбор подходящего поставщика систем теплого пола

В конечном итоге эффективность и успех системы теплого пола будет зависеть от качества и дизайна.Выбор поставщика, который предлагает хорошие дизайнерские услуги и последующий уход, очень важен. Часто для этого лучше всего подойдет специализированная компания, производящая теплые полы.

Если проект неправильный, то маловероятно, что домовладелец узнает об этом, пока не проживет в доме весь отопительный сезон - к этому времени может быть уже слишком поздно.

Наконец, если вы решите объединить теплые полы с тепловыми насосами, рекомендуется выбрать одну компанию, занимающуюся поставкой и установкой. Обе системы являются сложными, и заставить всю систему отопления работать в идеальной гармонии может быть непросто.

Этот трубопровод для теплого пола был установлен компанией Системы теплого пола . Труба Henco PEX / AL / PEX (RIXc) была закреплена на мембране (уложенной поверх изоляции PIR) и будет работать с тепловым насосом для обогрева этого нового бунгало в Херефордшире (Изображение предоставлено: Системы обогрева полов)

Что такое Электрические теплые полы?

Электрический теплый пол часто дешевле и проще (особенно в существующих домах) в установке, чем влажный UFH.Однако эксплуатационные расходы могут быть в три раза выше.

Часто бывает хорошей идеей установить электрические полы с подогревом в небольшом отдельном помещении, например, в ванной или ванной комнате, где может быть сложно установить влажный пол с подогревом.

Одно из наиболее распространенных и наихудших применений - это зимний сад. Обычно эти помещения нуждаются в большом количестве тепла и используются относительно долгое время в течение дня (по сравнению с ванной).

Тогда эксплуатационные расходы становятся ключевой проблемой, и дополнительные проблемы и расходы, связанные с влажной системой, хорошо окупаются.

.

Руководство по теплопроизводительности теплых полов | Разминка

Знание тепловой мощности системы теплого пола очень важно для того, чтобы ваша комната нагрелась до желаемой температуры. Меньше всего вам нужно, чтобы после установки системы было холодно, поэтому, чтобы точно сказать, сколько тепла вам нужно для обогрева комнаты, вам нужно знать тепловые потери, а затем выбрать систему теплого пола с тепловая мощность соответствует.

Прочтите советы экспертов по теплопроизводительности и факторам, влияющим на тепловую мощность системы теплого пола.Как всегда, если у вас есть какие-либо вопросы, наша дружелюбная команда по работе с клиентами доступна по телефону 888-927-6333 .

РАЗМЕР ЭТАЖА

Размер отапливаемого пола напрямую связан с теплопроизводительностью, так как чем больше отапливаемая площадь, тем выше максимальная тепловая мощность системы. Однако размер отапливаемого пола по отношению к общему размеру комнаты также влияет на мощность, поскольку чем больше становится комната, тем выше становятся потери тепла.Если отапливаемая площадь значительно меньше, чем общий размер пола или комнаты (<80%), системе теплого пола может быть сложно создать достаточно тепла для первичного отопления, если дом не имеет хорошей теплоизоляции.

ТЕМПЕРАТУРА ПОЛА И ТИП ПОЛА

Температура пола также напрямую влияет на тепловую мощность: чем выше температура пола, тем выше тепловая мощность пола. Однако не все виды отделки пола можно нагреть до высокой температуры, поэтому важно отметить, что, хотя повышение температуры пола увеличивает тепловую мощность, это также зависит от выбранной вами отделки пола.

Плотные и твердые материалы, такие как плитка и камень, обладают хорошей теплопроводностью, что означает, что тепло может лучше передаваться от нагревательного элемента к поверхности пола. Плитку и камень также можно нагревать до 29 + ° C для повышения производительности. Мягкие напольные материалы, такие как дерево, ламинат, линолеум, обладают сравнительно плохой проводимостью и могут нагреваться только до 27 ° C, что означает определенную максимальную тепловую мощность в зависимости от размера отапливаемой площади. Опять же, если выбранная вами отделка пола допускает температуру пола только 27 ° C, а требования к теплопроизводительности выше, чем та, которую можно достичь с полом 27 ° C, вы можете подумать о замене материала пола, чтобы использовать пол с подогревом система работать как единственный источник тепла.

Чем выше температура пола, тем выше тепловая мощность, но некоторые виды отделки пола имеют ограничение по максимальной температуре. Всегда лучше проконсультироваться с производителем напольного покрытия.

.

Расчет и моделирование систем теплого пола

КПД конденсационного котла

Эффективность конденсационного котла Дата: 17 июля 2012 г. ДАННЫЙ РЕДАКТОР ДОН Л Е О НА РОДИ ЛЕ О Н А Р Д И И НС.HV AC T RAI N I N G&C ON SU LT IN G Концепции 1 Текущее состояние развития конструкции котлов 2

Дополнительная информация

Интегрированные солнечные лучистые системы

Интегрированные солнечные лучистые системы Уильям Шейди Президент PE Темы Лучистое отопление Качество воздуха в помещении Радиационное охлаждение Проект Фотографии Вопросы и ответы Цель для наших клиентов Здоровый комфорт Почему Radiant

Дополнительная информация

Энергоэффективность в зданиях

Энергоэффективность в зданиях: дополнительное руководство к SANS 10400-XA и SANS 204 V.3.0 Зарегистрирован в: Студия рисования Изображение: digitalart / FreeDigitalPhotos.net Дата отчета: 26 августа 2014 г. Название практики:

Дополнительная информация

Энергия и здания

Энергетика и здания 59 (2013) 62 72 Списки содержания доступны на сайте SciVerse ScienceDirect Energy and Buildings на нашей страничке: www.elsevier.com/locate/enbuild Экспериментальное определение тепловых характеристик

Дополнительная информация

Инструкция по установке

Инструкции по установке Модели пьедестала FS 500 LE Модели со вставками FS 800 LE IS 500 LE IS 800 LE Pecan Engineering Pty Ltd 13 Acorn Road Dry Creek South Australia 5094 Электронная почта info @ pecan-eng.com.au Телефон:

Дополнительная информация

Расчет панельного отопления / охлаждения

Расчет панельного отопления / охлаждения 3.2.200 Страница Заказчик Строительный объект MultiDRAW Улица Улица Почтовый индекс / город Почтовый индекс / город Тел. Страна Deutschland EMail Planner MULTIBETON GmbH Специалист по отоплению

Дополнительная информация

КОНСТРУКЦИЯ ОДНОРЯДНОГО РАДИАТОРА PSEUDO

Международный журнал машиностроения и технологий (IJMET), том 7, выпуск 1, январь-февраль 2016 г., стр.146-153, идентификатор статьи: IJMET_07_01_015 Доступно в Интернете по адресу http://www.iaeme.com/ijmet/issues.asp?jtype=ijmet&vtype=7&itype=1

Дополнительная информация

Лекция 9, Тепловые заметки, 3.054

Лекция 9, Тепловые заметки, 3.054 Тепловые свойства пен Пенопласты с закрытыми ячейками, широко используемые для теплоизоляции Аэрогели (как правило, хрупкие и слабые) и вакуумные

только материалами с более низкой проводимостью. Дополнительная информация

Глава 2: Основы

Глава 2: Основы Crawlspace [V502.1.2] Вентиляционные отверстия. Вентиляционные отверстия в подвесном пространстве помогают сохранить изоляцию пола и каркас пола сухими. Вентиляционные отверстия также снижают вероятность скопления радона под полом.

Дополнительная информация

Естественная конвекция. Сила плавучести

Естественная конвекция При естественной конвекции движение жидкости происходит за счет естественных средств, таких как плавучесть. Поскольку скорость жидкости, связанная с естественной конвекцией, относительно низкая, коэффициент теплопередачи

Дополнительная информация

12.1 Schlüter -KERDI-BOARD

Вводные документы 12.1 Schlüter -KERDI-BOARD S u b s t r a t e U N I V E R S A L S T R U C T U R A L P A N E L, B O N D E D W A T E R P R O O F I N G Применение и функции Schlüter

Дополнительная информация

Всасывание почвы. Полное всасывание

Всасывание почвы Полное всасывание Полное всасывание почвы определяется в терминах свободной энергии или относительного давления пара (относительной влажности) влажности почвы.Ψ = v RT ln v w 0ω v u v 0 (u) u = частичное

Дополнительная информация

Тепловидение для домашних инспекторов

Тепловидение для домашних инспекторов Размещение структурных элементов Остроконечный конец потолка собора. Обратите внимание на шпильки и балки перекрытия с блокировкой. Что это за свечение в верхнем правом углу?

Дополнительная информация

Устойчивая теплопроводность

Устойчивая теплопроводность. В термодинамике мы рассматривали количество теплопередачи, когда система претерпевает процесс перехода из одного состояния равновесия в другое.Гермодинамика не показывает, как долго

Дополнительная информация .

Расход в трубе

Средняя скорость потока жидкости и диаметр трубы для известного расхода

Скорость жидкости в трубе неравномерна по площади сечения. Поэтому используется средняя скорость, которая рассчитывается уравнение неразрывности для установившегося потока как:

Калькулятор диаметра трубы

Рассчитайте диаметр трубы для известного расхода и скорости.Рассчитайте скорость потока для известного диаметра трубы и расхода. Преобразование объемного расхода в массовый. Рассчитайте объемный расход идеального газа при различных условиях давления и температуры.

Диаметр трубы можно рассчитать, если объемный расход и скорость известны как:

где: D - внутренний диаметр трубы; q - объемный расход; v - скорость; А - площадь поперечного сечения трубы.

Если известен массовый расход, то диаметр можно рассчитать как:

где: D - внутренний диаметр трубы; w - массовый расход; ρ - плотность жидкости; v - скорость.

Простой расчет диаметра трубы

Взгляните на эти три простых примера и узнайте, как с помощью калькулятора рассчитать диаметр трубы для известного расхода жидкости и желаемого расхода жидкости.

Ламинарный и турбулентный режим течения жидкости в трубе, критическая скорость

Если скорость жидкости внутри трубы мала, линии тока будут прямыми параллельными линиями. Поскольку скорость жидкости внутри труба постепенно увеличивается, линии тока будут оставаться прямыми и параллельными стенке трубы, пока не будет достигнута скорость когда линии тока колеблются и внезапно превращаются в размытые узоры.Скорость, с которой это происходит, называется «критическая скорость». При скоростях выше «критической» линии тока случайным образом рассеиваются по трубе.

Режим течения, когда скорость ниже «критической», называется ламинарным потоком (вязким или обтекаемым потоком). В ламинарном режиме потока скорость максимальна на оси трубы, а на стенке скорость равна нулю.

Когда скорость больше «критической», режим течения является турбулентным. В турбулентном режиме течения наблюдается нерегулярный случайное движение частиц жидкости в направлениях, поперечных направлению основного потока. Изменение скорости турбулентного потока составляет более однородный, чем в ламинарном.

В турбулентном режиме потока у стенки трубы всегда имеется тонкий слой жидкости, которая движется ламинарным потоком.Этот слой известен как пограничный слой или ламинарный подслой. Для определения режима потока используйте калькулятор числа Рейнольдса.

Число Рейнольдса, турбулентный и ламинарный поток, скорость потока в трубе и вязкость

Характер потока в трубе, согласно работе Осборна Рейнольдса, зависит от диаметра трубы, плотности и вязкости. текущей жидкости и скорость потока.Используется безразмерное число Рейнольдса, которое представляет собой комбинацию этих четырех переменные и могут рассматриваться как отношение динамических сил массового потока к напряжению сдвига из-за вязкости. Число Рейнольдса:

где: D - внутренний диаметр трубы; v - скорость; ρ - плотность; ν - кинематическая вязкость; μ - динамическая вязкость;

Калькулятор числа Рейнольдса

Рассчитайте число Рейнольдса с помощью этого простого в использовании калькулятора.Определите, является ли поток ламинарным или бурный. Применимо для жидкостей и газов.

Это уравнение можно решить с помощью и калькулятор режима течения жидкости.

Течение в трубах считается ламинарным, если число Рейнольдса меньше 2320, и турбулентным, если число Рейнольдса больше 4000.Между этими двумя значениями находится «критическая» зона, где поток может быть ламинарным, турбулентным или в процесс изменений и в основном непредсказуем.

При расчете числа Рейнольдса для эквивалентного диаметра некруглого поперечного сечения (четырехкратный гидравлический радиус d = 4xRh) используется, а гидравлический радиус можно рассчитать как:

Rh = проходное сечение / периметр смачивания

Это относится к квадратному, прямоугольному, овальному или круглому каналу, если поток не имеет полного сечения.Из-за большого разнообразия жидкостей, используемых в современных промышленных процессах, одно уравнение который может использоваться для потока любой жидкости в трубе, дает большие преимущества. Это уравнение - формула Дарси, но один фактор - коэффициент трения нужно определять экспериментально. Эта формула имеет широкое применение в области механики жидкости и широко используется на этом веб-сайте.

Уравнение Бернулли - сохранение напора жидкости

Если потери на трение не учитываются и энергия не добавляется или не берется из системы трубопроводов, общий напор H, который является суммой подъемного напора, напора и скоростного напора, будет постоянным для любой точки. линии тока жидкости.

Это выражение закона сохранения напора для потока жидкости в трубопроводе или линии тока, известное как Уравнение Бернулли:

где: Z 1,2 - отметка над контрольной отметкой; p 1,2 - абсолютное давление; v 1,2 - скорость; ρ 1,2 - плотность; г - ускорение свободного падения

Уравнение Бернулли используется в нескольких калькуляторах на этом сайте, например калькулятор перепада давления и расхода, Измеритель расхода трубки Вентури и вычислитель эффекта Вентури и Калькулятор размеров диафрагмы и расхода.

Поток трубы и падение давления на трение, потеря энергии напора | Формула Дарси

Из уравнения Бернулли выводятся все другие практические формулы с изменениями, связанными с потерями и выигрышем энергии.

Как и в реальной системе трубопроводов, существуют потери энергии, и энергия добавляется или забирается из жидкости. (с использованием насосов и турбин) они должны быть включены в уравнение Бернулли.

Для двух точек одной линии тока в потоке жидкости уравнение можно записать следующим образом:

где: Z 1,2 - отметка над контрольной отметкой; p 1,2 - абсолютное давление; v 1,2 - скорость; ρ 1,2 - плотность; ч L - потеря напора из-за трения в трубе; H p - напор насоса; H T - головка турбины; г - ускорение свободного падения;

Поток в трубе всегда вызывает потерю энергии из-за трения.Потери энергии можно измерить как падение статического давления. по направлению потока жидкости двумя манометрами. Общее уравнение падения давления, известное как формула Дарси, выражается в метрах жидкости составляет:

где: ч L - потеря напора из-за трения в трубе; f - коэффициент трения; L - длина трубы; v - скорость; D - внутренний диаметр трубы; г - ускорение свободного падения;

Чтобы выразить это уравнение как падение давления в ньютонах на квадратный метр (Паскали), замена соответствующих единиц приводит к:

Калькулятор падения давления

Калькулятор на основе уравнения Дарси.Рассчитайте падение давления для известного расхода или рассчитать расход при известном падении давления. Включен расчет коэффициента трения. Применимо для ламинарных и турбулентных потоков, круглых или прямоугольных труб.

где: Δ p - падение давления из-за трения в трубе; ρ - плотность; f - коэффициент трения; L - длина трубы; v - скорость; D - внутренний диаметр трубы; Q - объемный расход;

Уравнение Дарси может использоваться как для ламинарного, так и для турбулентного режима течения и для любой жидкости в трубе.С некоторыми ограничениями, Уравнение Дарси можно использовать для газов и паров. Формула Дарси применяется, когда диаметр трубы и плотность жидкости постоянны и труба относительно прямая.

Коэффициент трения для шероховатости трубы и число Рейнольдса в ламинарном и турбулентном потоках

Физические значения в формуле Дарси очень очевидны и могут быть легко получены, если известны такие свойства трубы, как D - внутренняя часть трубы. диаметр, L - длина трубы, а когда известен расход, скорость легко вычисляется с помощью уравнения неразрывности.Единственная ценность что необходимо определить экспериментально, так это коэффициент трения. Для режима ламинарного течения Re <2000 коэффициент трения можно рассчитать: но для турбулентного режима течения, где Re> 4000 используются экспериментально полученные результаты. В критической зоне, где находится Рейнольдс число от 2000 до 4000, может иметь место как ламинарный, так и турбулентный режим потока, поэтому коэффициент трения неопределен и имеет более низкий пределы для ламинарного потока и верхние пределы, основанные на условиях турбулентного потока.

Если поток ламинарный и число Рейнольдса меньше 2000, коэффициент трения можно определить из уравнения:

где: f - коэффициент трения; Re - число Рейнольдса;

Когда поток турбулентный и число Рейнольдса выше 4000, коэффициент трения зависит от относительной шероховатости трубы. а также от числа Рейнольдса.Относительная шероховатость трубы - это шероховатость стенки трубы по сравнению с диаметром трубы e / D . Поскольку внутренняя шероховатость трубы фактически не зависит от диаметра трубы, трубы с меньшим диаметром трубы будут иметь более высокую относительная шероховатость, чем у труб большего диаметра, поэтому трубы меньшего диаметра будут иметь более высокий коэффициент трения чем трубы большего диаметра из того же материала.

Наиболее широко принятыми и используемыми данными для коэффициента трения в формуле Дарси является диаграмма Муди.На диаграмме Муди коэффициент трения может быть определена на основании значения числа Рейнольдса и относительной шероховатости.

Падение давления является функцией внутреннего диаметра в пятой степени. Со временем в эксплуатации внутренняя часть трубы покрывается налетом грязи и окалины, и часто бывает целесообразно учитывать ожидаемые изменения диаметра. Также можно ожидать увеличения шероховатости при использовании из-за коррозии или накипи со скоростью, определяемой материалом трубы. и природа жидкости.

Когда толщина ламинарного подслоя (ламинарный пограничный слой δ ) больше, чем шероховатость трубы e , поток называется потоком в гидравлически гладкой трубе, и можно использовать уравнение Блазиуса:

где: f - коэффициент трения; Re - число Рейнольдса;

Толщина пограничного слоя может быть рассчитана на основе уравнения Прандтля как:

где: δ - толщина пограничного слоя; D - внутренний диаметр трубы; Re - число Рейнольдса;

Для турбулентного течения с Re <100 000 (уравнение Прандтля) можно использовать:

Для турбулентного течения с Re> 100 000 (уравнение Кармана) можно использовать:

Наиболее распространенным уравнением, используемым для расчета коэффициента трения, является формула Колебрука-Уайта и он используется для турбулентного потока в калькуляторе падения давления:

где: f - коэффициент трения; Re - число Рейнольдса; D - внутренний диаметр трубы; k r - шероховатость трубы;

Статическое, динамическое и полное давление, скорость потока и число Маха

Статическое давление - это давление жидкости в потоке.Общее давление - это давление жидкости, когда она находится в состоянии покоя, т.е. скорость снижается до 0.

Общее давление можно рассчитать с помощью теоремы Бернулли. Представьте себе, что поток остановлен в одной точке линии потока. без потери энергии теорему Бернулли можно записать как:

Если скорость в точке 2 v 2 = 0, давление в точке 2 больше, чем общее p 2 = p t :

где: р - напор; p т - полное давление; v - скорость; ρ - плотность;

Разница между общим и статическим давлением представляет собой кинетическую энергию жидкости и называется динамическим давлением.

Динамическое давление для жидкостей и несжимаемой жидкости при постоянной плотности можно рассчитать как:

где: р - напор; p т - полное давление; p d - динамическое давление; v - скорость; ρ - плотность;

Если динамическое давление измеряется с помощью таких инструментов, как зонд Прандтля или трубка Пито, скорость можно рассчитать в одна точка линии потока как:

.

Смотрите также